DE1538572B1

DE1538572B1 - PHOTOELECTRIC OUTLINE TRAILER

Info

Publication number: DE1538572B1
Application number: DE19661538572
Authority: DE
Inventors: Kenneth Victor Diprose; Arthur Stuart Forbes
Original assignee: Hancock and Co Engineers Ltd
Current assignee: Hancock and Co Engineers Ltd
Priority date: 1965-10-01
Filing date: 1966-09-29
Publication date: 1972-03-09
Also published as: US3431419A; GB1096798A

Description

eine zwischen zwei gegenüberliegenden ferromagnetischen Einrichtungen gezogene Linie immer mit der augenblicklichen Richtung der gerade nachgefahrenen Umrißlinie fluchtet. Der Servomotor versetzt auch einen Koordinatenwandler in Rotation, dem die Ausgangsspaonungen der letztgenannten Röhrenpaare zugeleitet werden, wobei die Wandlerausgangsspannungen über Verstärker den entsprechenden Koordinatenmotoren in bekannter Weise zugeführt werden. Diese bekannte Vorrichtung ist insbesondere im schaltungstechnischen Teil äußerst kompliziert aufgebaut. Außerdem wird hier mit zwei getrennten Rechteckspannungen gearbeitet, die ebenfalls je mit den beiden Kreüzungspunkten auf der durch die rotierende Abtasteinrichtung erzeugten ringförmigen Abtastbahn blockiert bzw. gekoppelt sind.a line drawn between two opposing ferromagnetic devices always with the current direction of the just traced outline is aligned. The servo motor also offsets a coordinate converter in rotation, to which the output pairings of the last-mentioned pairs of tubes, the converter output voltages be fed in a known manner via amplifier to the corresponding coordinate motors. This known device has an extremely complicated structure, particularly in the circuitry part. In addition, two separate square-wave voltages are used here, which are also each with the two intersection points on the ring-shaped generated by the rotating scanning device Scanning path are blocked or coupled.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines fotoelektrischen Umrißliniennachläufers, der in seinem Aufbau im Vergleich zu den bisher bekannten Nachlaufeinrichtungen wesentlich vereinfacht und verbilligt ist und der durch vorteilhafte Abstimmung aller frequenzabhängig arbeitender ) Bauteile so aufgebaut ist, daß auch bei geringfügigen Änderungen der Abtastfrequenz die Schneidgenauigkeit einer angeschlossenen Brennschneidmaschine nicht beeinflußt wird.The object of the invention is to provide a photoelectric contour follower, which is essential in its structure in comparison to the previously known follow-up devices is simplified and cheaper and which works depending on the frequency thanks to the advantageous coordination of all ) Components is constructed in such a way that even with minor Changes in the sampling frequency affect the cutting accuracy of a connected cutting machine is not affected.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin,, daß bei dem einleitend angeführten fotoelektrischen Umrißliniennachläufer beim Abtasten eines der beiden Kreuzungspunkte ein Generator zur Erzeugung eines Rechteckimpulses getriggert wird, dessen Impulsdauer der halben Periode eines vollständigen Umlaufs der Abtasteinriehtungen entspricht, daß eine Anzahl von Schaltern nacheinander durch die rotierenden Abtasteinrichtungen betätigbar und über eine festgelegte, zumindest der halben Umlaufzeit der Abtasteinriehtungen entsprechende Zeitspanne im betätigten Zustand haltbar ist, daß mit jedem Schalter ein Widerstand verbunden ist und daß die Schalter und Widerstände, die jeweils jedem Quadranten des Abtastumlaufs zugeordnet sind, zu je einem Schaltkreis verbunden sind, daß die Konduktanzwerte der Widerstände in jedem Schaltkreis so gewählt sind, daß für ι den Fall des Anlegens einer konstanten Gleichspannung an den Eingang jedes Schaltkreises und beim Betätigen der Schalter durch die rotierenden Abtasteinriehtungen der Verlauf der vom jeweiligen Schaltkreis abgegebenen Spannung einem Teil einer Sinuswelle angenähert wäre, daß die Rechteckspannung in die Schaltkreise eingespeist wird, daß eine Schal·· tung vorgesehen ist, der zwecks Erzeugung der Steuersignale für den einen Antriebsmotor die Ausgangsspannungen von in zwei sich 'diametral gegenüberliegenden Quadranten befindlichen Schaltkreisen zur Bildung der Differenz dieser Ausgangsspannungen zugeführt werden» und daß eine weitere Schaltung vorgesehen ist, der zweck Erzeugung der Steuersignale für den anderen Antriebsmotor die Ausgangsspannungen der den beiden anderen Quadranten zugeordneten Schaltkreise zur Bildung der Differenz dieser Ausgangsspannungen zugeführt werden.The solution to the problem is that of the photoelectric contour trailing device mentioned in the introduction when scanning one of the two intersection points, a generator for generating one Square pulse is triggered, the pulse duration of which is half the period of a complete cycle of the Scanning devices corresponds to a number of switches being successively passed through the rotating scanning devices can be actuated and over a specified period of at least half the cycle time of the scanning units corresponding period of time in the actuated state can be maintained that with each switch a resistor is connected and that the switches and resistors, respectively, each quadrant of the scan cycle are assigned, each connected to a circuit that the conductance values of the resistors are chosen in each circuit so that for ι the case of applying a constant DC voltage to the input of each circuit and when the switches are operated by the rotating scanning devices the course of the voltage output by the respective circuit is part of a sine wave it would be approximated that the square-wave voltage is fed into the circuit, that a switch device is provided, the output voltages for the purpose of generating the control signals for the one drive motor of circuits located in two diametrically opposed quadrants to form the difference between these output voltages are supplied »and that a further circuit is provided, the purpose of generating the control signals for the other drive motor, the output voltages of the circuits assigned to the other two quadrants for forming the difference these output voltages are supplied.

Durch diese Lösung wird erreicht, daß der vorgeschlagene Nachläufer in seinem Aufbau im Verhältnis zu bisher bekannten Geräten beträchtlich vereinfacht ist, da unter anderem die Verwendung von Thyratrons mit ihren komplizierten Schaltungen fortfällt und ferner nur ein einziger Kreuzungspunkt während ©ines vollständigen ringförmigen Abtastzyklus zur Steuerung der Erzeugung nur einer Rechteckspannung bzw. eines Rechteckimpulses verwendet wird. Außerdem ist eine sehr große Schneidgenauigkeit gewährleistet, da die Erzeugung der Rechteckspannung und der Umlauf der Abtasteinriehtungen quasi miteinander blockiert bzw. verriegelt sind und eine Änderung der Umlauffrequenz daher keinen Einfluß auf die Schneidgenauigkeit haben kann.
Die Erfindung ist nachstehend an einem in denBy this solution it is achieved that the proposed trailer is considerably simplified in its construction in relation to previously known devices, since among other things the use of thyratrons with their complicated circuits is omitted and furthermore only a single crossing point during © ines complete ring-shaped scanning cycle to control the Generation of only one square wave voltage or one square wave pulse is used. In addition, a very high cutting accuracy is guaranteed, since the generation of the square-wave voltage and the rotation of the scanning units are virtually blocked or locked with one another and a change in the rotation frequency can therefore have no influence on the cutting accuracy.
The invention is hereinafter related to one in

ίο Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigtίο drawings illustrated embodiment in more detail described. It shows

F i g. 1 eine schematisehe Darstellung zur Erläuterung des Betriebs des Nachläufers nach derErfindung, Fig.2(a) bis 2(d) eine Rechteckspannung und zwei erzeugte Wellenformen, wenn die Umrfßlmie parallel zu einer der Koordinaten verläuft,F i g. 1 is a schematic representation for explanation of the operation of the follower according to the invention, Figures 2 (a) to 2 (d) a square wave voltage and two waveforms generated when the outline is parallel to one of the coordinates,

Fig. 3(a) bis 3(d) eine Rechteckspannung und erzeugte Wellenformen, wenn die Umrißlinie im Winkel von 45° zu den beiden Koordinaten Hegt.Figs. 3 (a) to 3 (d) show a square wave voltage and waveforms generated when the outline in Angle of 45 ° to the two coordinates.

In F i g. 1 ist eine Umrißlinie 11 dargestellt, der nachgefahren werden soll, und es sei in diesem Fall angenommen, daß das. Werkstück, dessen Form ausgeschnitten werden soll, auf der linken Seite der Umrißlinie 11 liegt und durch den Bereich 12 dargestellt ist, während' das abgeschnittene AbfaUmaterial 13 auf der rechten Seite der Umrißlinie liegen soll. Einkreisförmiger Bereich 14 stellt den Durchmesser der Brennerflamme dar, es sei jedoch erwähnt, daß in dem Fall, wo der Nachläufer nach der Erfindung für andere Zwecke verwendet wird, der Kreis ebenfalls den Durchmesser eines Schneiders darstellen könnte. Ein Ring 15 zeigt die Abtastbahn des fotoelektrischen Umrißliniennachläiufers. Der Ring kann so erzeugt werden, daß entweder ein kleiner Lichtpunkt mit einem Durchmesser von der Breite des Ringes 15 im Kreis in Richtung des Pfeiles 16 wandert, oder andererseits kann die Fläche, auf der die Umrißlinie liegt, gleichmäßig beleuchtet werden, während ein Fotoelement, z. B. ein Fototransistor, so angeordnet ist, daß es einen kleinen Punkt »sieht« und so bewegt wird, daß ein kleiner kreisförmiger Bereich- auf der Bahn rotierend abgetastet wird, um den Ring 15 abzufahren. In jedem Fall tritt eine Änderung des Ausgangsstromes, des Fotoelementes auf, wenn die Abtastfläche die Umrißlinie 11 bei Punkt 17 kreuzt, und es tritt eine zweite Änderung des Fotoelementenstromes auf, wenn der abtastende Bereich die Umrißlinie bei Punkt 18 nochmals kreuzt. Der Bogen 19 des Ringes 15 schließt, bezogen auf das Zentrum des Bereiches 14, einen Winkel ein, der zwischen 45 und 135° liegen kann. Gemäß der Darstellung beträgt der Winkel etwa 90°, so daß die Tiefe des durch den Bogen 19 begrenzten Segmentes grob gerechnet etwa Ve des mittleren Durchmessers des Ringes 15 beträgt.In Fig. 1 shows an outline 11 to be traced, and in this case it is assumed that the workpiece, the shape of which is to be cut out, lies on the left side of the outline 11 and is represented by the area 12, while 'the cut waste material 13 should be on the right side of the outline. A circular area 14 represents the diameter of the burner flame, but it should be noted that in the case where the back-up according to the invention is used for other purposes, the circle could also represent the diameter of a cutter. A ring 15 shows the scanning path of the photoelectric contour tracer. The ring can be generated in such a way that either a small point of light with a diameter the width of the ring 15 wanders in a circle in the direction of the arrow 16 , or, on the other hand, the area on which the outline lies can be evenly illuminated, while a photo element, z. B. a phototransistor, is arranged so that it "sees" a small point and is moved so that a small circular area on the track is scanned while rotating in order to move over the ring 15. In either case, a change in the output current of the photo element occurs when the scanning area crosses the contour line 11 at point 17, and a second change in the photo element current occurs when the scanning area crosses the contour line at point 18 again. The arc 19 of the ring 15 forms an angle with respect to the center of the area 14 which can be between 45 and 135 °. According to the illustration, the angle is approximately 90 °, so that the depth of the segment delimited by the arc 19 is roughly approximately Ve of the mean diameter of the ring 15.

Das vom Fotoelement beim Kreuzen des Punktes 17 erhaltene Signal triggert einen Generator (monostabiler Schaltkreis oder eine Flip-Flop-Schaltung), der für eine Zeitspanne eingestellt bleibt, die gleich der halben Periode eines vollständigen Umlaufs des Abtastpunktes um den Ring 15 ist, so daß der Ausgang des Generators ein Rechteckimpuls mit einer Frequenz ist, die genau gleich der Frequenz der ringförmigen Bahnabtastung ist; und dieser Impuls wird auf die Leitung 31 gegeben. Dieses Verfahren zur Erzeugung des Rechteckimpulses stellt sieher, daß nach einem Umlauf des Abtastpunktes die Phase des Rechteckimpulses, dem Kreuzungspunkt 17 und nichtThe signal received from the photo element when crossing point 17 triggers a generator (monostable Circuit or a flip-flop circuit) that remains set for a period of time that is the same of half the period of a complete revolution of the sampling point around the ring 15, so that the output of the generator is a square pulse with a frequency exactly equal to the frequency of the ring-shaped Orbit scanning is; and this pulse is given on line 31. This procedure for Generation of the square pulse ensures that after one revolution of the scanning point the phase of the Square pulse, the intersection point 17 and not

dem Kreuzungspunkt 18 fest zugeordnet bzw. mit diesem gekoppelt ist.the intersection point 18 is permanently assigned or coupled to it.

Zur Änderung des rechteckförmigen Eingangsimpulses, der über die Leitung 31 abgeleitet wird, ist ein Ring von Fotoelementen, z.B. Fototransistoren20 bis 27, vorgesehen. Obwohl im vorliegenden Beispiel der Ring aus acht fotoelektronischen Bauelementen besteht, ist natürlich die Verwendung mehrerer oder weniger Elemente möglich. Diese Fotoelemente liegen tungen 47 bzw. 48 speisen, so daß, wenn eine konstante Gleichspannung an die Leitung 31 angelegt wird, eine im wesentlichen sinusförmige Spannung an den Eingangswiderständen 83 und 84 eines zugehörigen Differentialverstärkers 66 erzeugt wird. Es ist offensichtlich, daß beim Anlegen einer konstanten Gleichspannung an die Leitung 31 die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 63 in bezug auf die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 66A ring of photo elements, for example photo transistors 20 to 27, is provided to change the rectangular input pulse which is derived via line 31. Although in the present example the ring consists of eight photoelectronic components, the use of several or fewer elements is of course possible. These photo elements are lines 47 and 48 feed, so that when a constant DC voltage is applied to the line 31, a substantially sinusoidal voltage across the input resistors 83 and 84 of an associated differential amplifier 66 is generated. It is obvious that when a constant DC voltage is applied to the line 31, the output voltage of the differential amplifier 63 with respect to the output voltage of the differential amplifier 66

mit gleichmäßigen Abständen zueinander auf einem io um 90° phasenverschoben ist, während die Frequenz Kreis, dessen Mittelpunkt auf der Rotationsachse der beider Spannungen in bezug auf die Rotation der Abtasteinrichtung liegt. Ferner ist eine mittlere Lichtquelle vorgesehen, die die Fotoelemente bestrahltequidistant from one another on an io is 90 ° out of phase while the frequency Circle whose center on the axis of rotation of the two voltages with respect to the rotation of the Scanning device is located. Furthermore, a central light source is provided which irradiates the photo elements

und die durch eine Blende 28 abgedeckt ist, die synchron mit dem Abtastpunkt umläuft. Die Blende überdeckt einen Bogen derart, daß mindestens die Hälfte der Fotoelemente gleichzeitig bestrahlt wird, und zwar bedeckt sie einen Bogen von 157,5°.and which is covered by a diaphragm 28 which rotates synchronously with the scanning point. The aperture covers an arch in such a way that at least half of the photo elements are irradiated at the same time, namely it covers an arc of 157.5 °.

In der beschriebenen Ausführungsform ist der Bogen 19 nach F i g. 1 einem Winkel von 90°, bezogen auf die Mitte des Bereichs 14, zugeordnet; jedoch braucht dieser Winkel nicht unbedingt 90°' zu betragen. Wenn dieser Winkel 90° beträgt, sind die Fotoelemente so angeordnet, daß die Elemente 21 und 25 auf einer Achse 29 liegen, die hier als .X-Achse bezeichnet ist und eine der Koordinaten darstellt, entlang der einer der beiden Koordinatenantriebsmotoren den Nachläufer bewegt, während die Elemente 23 und 27 entlang einer Achse angeordnet sind, die im rechten Winkel zur X-Achse liegt und hier als Y-Achse 30 bezeichnet ist und die andere Koordinate darstellt, entlang der der andere Koordinatenantriebsmotor den Nachläufer bewegt. Die Fotoelemente wirken rein als Schalter, die bei Beleuchtung eingeschaltet sind, d. h., sie sind durch die Blende 28 nicht abgedeckt und lassen in diesem Zustand Strom durch. Die drei Elemente 27, 20 und 21 sind in einem Quadranten angeordnet, der durch die X- und Y-Achsen begrenzt ist, und die Spannung, die an der Leitung 31 liegt, die mit einer Seite aller Fotoelemente verbunden ist, wird über das Element 27, wenn dieses bestrahlt wird, auf ein Ende eines Widerstands 32 gegeben, der mit seinem anderen Ende an eine Sammelleitung 33 angeschlossen ist. Auf ähnliche Weise läuft bei Beleuchtung des Elementes 20 Strom aus der Leitung 31 über einen Widerstand 34 zur Leitung 33, und wenn das Fotoelement 21 beleuchtet wird, läuft Strom durch dieses Element und einen Widerstand 35 zur Leitung 33.In the embodiment described, the arch 19 is shown in FIG. 1 at an angle of 90 ° assigned to the center of the area 14; however, this angle does not necessarily need to be 90 ° ' to be. If this angle is 90 °, the photo elements are arranged so that the elements 21 and 25 lie on an axis 29, which is referred to here as the .X-axis and one of the coordinates represents, along which one of the two coordinate drive motors moves the trailer, while the Elements 23 and 27 are arranged along an axis which is at right angles to the X-axis and is referred to herein as Y-axis 30 and represents the other coordinate along which the other coordinate drive motor moves the trailer. The photo elements act purely as switches, the ones with lighting are switched on, d. That is, they are not covered by the screen 28 and in this state they allow current by. The three elements 27, 20 and 21 are arranged in a quadrant which is defined by the X and Y-axis is limited, and the voltage that is on the line 31, which is with one side of all photo elements is connected, is via the element 27, when this is irradiated, on one end of a resistor 32 given, which is connected with its other end to a manifold 33. On similar ones When the element 20 is illuminated, current flows from the line 31 via a resistor 34 to line 33, and when photo element 21 is illuminated, current passes through that element and a resistor 35 to line 33.

Blende 28 und den Umlauf des Abtastpunktes im Ring 15 festliegt.
Im Betrieb liegt jedoch an der Leitung 31 keine konstante Gleichspannung an. Statt dessen wird der durch den Generator erzeugte Rechteckimpuls an diese Leitung angelegt. Demzufolge wird der Rechteckimpuls abgewandelt, um zwei periodische Wellenformen zu erzeugen, und zwar eine an den Eingängen des Verstärkers 63 und die andere an den Eingängen des Verstärkers 66, wobei beide Wellenformen eine Grundfrequenz haben, die dem Zweifachen der Frequenz des Rechteckimpuls entspricht. Diese Grundfrequenz ist ebenfalls gleich der zweifachen Rotationsgeschwindigkeit des Abtastpunktes.Aperture 28 and the circumference of the scanning point in the ring 15 is fixed.
During operation, however, there is no constant DC voltage on line 31. Instead, the square-wave pulse generated by the generator is applied to this line. Accordingly, the square pulse is modified to produce two periodic waveforms, one at the inputs of amplifier 63 and the other at the inputs of amplifier 66, both waveforms having a fundamental frequency twice the frequency of the square pulse. This fundamental frequency is also equal to twice the speed of rotation of the scanning point.

F i g. 2 (a) zeigt die Situation, bei der die Umrißlinie 51 parallel zur F-Achse liegt, die durch den Pfeil 52 dargestellt ist. In der speziell gewählten Darstellung läuft der Abtastpunkt in Richtung des Pfeiles 53 um, und das erste Kreuzen der Umrißlinie findet bei Punkt54 statt, der dem Punkt 17 in Fig. 1 entspricht, während das zweite Kreuzen der Umrißlinie am Punkt 55 erfolgt, der dem Punkt 18 in F i g. 1 entspricht, wobei der Bogen zwischen den Punkten 54 und 55 einem Zentrumswinkel von 90° entspricht. Es ist natürlich nicht wesentlich, den Nachläufer so anzuordnen, daß der Bogen 90° beträgt, bei dem hier zu beschreibenden Beispiel ist es jedoch vorteilhaft. F i g. Fig. 2 (a) shows the situation in which the outline 51 is parallel to the F-axis passed through the Arrow 52 is shown. In the specially selected display, the scanning point runs in the direction of the arrow 53 µm, and the first crossing of the outline occurs at point 54, which corresponds to point 17 in Figure 1, while the second crossing of the outline occurs takes place at point 55, which corresponds to point 18 in FIG. 1 corresponds to, with the arc between the points 54 and 55 corresponds to a center angle of 90 °. It is of course not essential to keep the trailer like that to arrange that the arc is 90 °, in the example to be described here, however, it is advantageous.

Die Fig. 2 (b) zeigt die Rechteckspannung 56, die zu einer Nullinie57 symmetrisch verläuft.Fig. 2 (b) shows the square wave voltage 56, the runs symmetrically to a zero line57.

Die Fig. 2(c) zeigt die periodische Spannungsform 58, 59, die am Ausgang des Differentialverstärkers 63 auftritt. Wenn an der Leitung 31 eine konstante Gleichspannung läge, würden die Teile 58 und 59 der Spannung beide oberhalb der Nullinie 60 liegen, jedoch hat der Wechsel der Polarität der an die Leitung 31 angelegten Rechteckspannung die Wirkung, daß der Teil 59 invertiert wird. Er wirdFIG. 2 (c) shows the periodic voltage waveform 58, 59 which is produced at the output of the differential amplifier 63 occurs. If there were a constant DC voltage on line 31, parts 58 and 59 of the voltage are both above the zero line 60, but the polarity reversal has the on the square wave voltage applied to the line 31 has the effect that the part 59 is inverted. He will

Im diametral gegenüberliegenden Quadranten läßt 5° jedoch dem gegenüberliegenden Eingang des Diffedas Fotoelement 23 bei Beleuchtung Strom aus der rentialverstärkers 63 zugeführt, dessen Ausgang inIn the diametrically opposite quadrant, however, 5 ° leaves the opposite entrance of the Diffeda Photo element 23 is supplied with current from the rential amplifier 63 when it is illuminated, the output of which is in

F i g. 2 (c) gezeigt ist. Da die Umrißlinie 51 parallel zur F-Achse 52 verläuft, ist eine maximale Geschwindigkeit in F-Richtung und keine Bewegung in X-Richtung erforderlich. Die Ausgangsteile 58 und 59 liegen völlig oberhalb des Gleichspannungsnullniveaus 60 und treiben den Nachläufer in F-Richtung an.F i g. 2 (c). Since the outline 51 is parallel to the F-axis 52, there is a maximum speed in the F-direction and no movement in the X-direction required. The output parts 58 and 59 are completely above the DC voltage zero level 60 and drive the follower in the F direction at.

F i g. 2 (d) zeigt die andere Spannungsform 77, 78,F i g. 2 (d) shows the other voltage waveform 77, 78,

bei Anlegen einer konstanten Gleichspannung an die 6o 79 und 80, die am Ausgang des Differentialverstär-Leitung 31 ihre Konduktanzen sich in den erf order- kers 66 vorliegt. Wenn man annimmt, daß die Leitung liehen Werten befinden, um an den Eingangswiderständen 81 und 82 eines zugeordneten Differentialverstärkers 63 eine Spannung zu erzeugen, die sich der Sinuswellenform nähert, wenn die Blende 28 65 rotiert. Eine genau gleiche Anordnung wird bezüglich der beiden Gruppen aus drei Widerständen 41, 42,when a constant DC voltage is applied to the 6o 79 and 80, which are at the output of the differential amplifier line 31 their conductances can be found in the requester 66. Assuming the management borrowed values are to be applied to the input resistors 81 and 82 of an associated differential amplifier 63 to produce a voltage that approximates the sine waveform when the diaphragm 28 65 rotates. Exactly the same arrangement is made with regard to the two groups of three resistors 41, 42,

Leitung 31 über einen Widerstand 36 zu einer Sammelleitung 37 fließen, wobei das Fotoelement 24 Strom durch einen Widerstand 38 zur Leitung 37 fließen läßt, wenn es beleuchtet wird. Das Fotoelement 25 läßt bei Beleuchtung Strom durch einen Widerstand 39 ebenfalls zur Leitung 37 fließen. Die Widerstände 32j 34, 35 einerseits und die Widerstände 36, 38, 39 andererseits sind so gewählt, daßLine 31 flow through a resistor 36 to a manifold 37, the photo element 24 Lets current flow through resistor 38 to line 37 when illuminated. The photo element 25 allows current to flow through a resistor 39 to line 37 when it is illuminated. the Resistors 32j 34, 35 on the one hand and the resistors 36, 38, 39 on the other hand are chosen so that

sowie 44, 45, 46 hergestellt, die jeweils die Leian konstanter Gleichspannung läge, würden die Teile 79 und 80 der Spannungsform beide jeweils oberhalb der Nullinie 60 liegen. Jedoch hat die Änderung der Polarität der Rechteckspannung auf der Leitung 31 die Wirkung, daß der Spannungsteil 80 invertiert wird, der jedoch dem gegenüberliegenden Eingang des Verstärkers 66 zugeführt wird, dessenas well as 44, 45, 46 produced, each of which would have a constant DC voltage, the Parts 79 and 80 of the voltage waveform both lie above the zero line 60. However, the change has the polarity of the square wave voltage on the line 31 has the effect that the voltage part 80 is inverted, but which is fed to the opposite input of the amplifier 66, whose

Ausgang in Fig. 2 (d) gezeigt ist. Das resultierende Gleichspannungsniveau, das sich aus den Teilen 77, 78, 79 und 80 ergibt, liegt bei Null, da ein gleicher Anteil jeweils oberhalb und unterhalb der Nullinie liegt. Die integrierte Ausgangsspannung am Diflferentialverstärker 66 ist Null, so daß der Z-Antriebsmotor keine Antriebsspannung erhält und deshalb im Ruhezustand bleibt, wie es auch sein soll, da keine Bewegung in X-Richtung erforderlich ist.Output is shown in Fig. 2 (d). The resulting DC voltage level, which results from parts 77, 78, 79 and 80, is zero because it is the same Proportion is above and below the zero line. The integrated output voltage at the differential amplifier 66 is zero, so the sterndrive motor receives no drive voltage and therefore im Rest state remains as it should be, since no movement in the X direction is required.

F i g. 3 (a) bis 3 (d) zeigen die Bedingungen, die vorliegen, wenn sich der Nachläufer augenblicklich in eine Richtung bewegt, die im Winkel von 45° zu den X- und Y-Koordinaten verläuft.F i g. 3 (a) through 3 (d) show the conditions that exist when the trailer is momentarily moving in a direction which is at 45 ° to the X and Y coordinates.

In F i g. 3 (a) zeigen die Pfeile 52 und 53 die Y- bzw. Z-Richtungen an, und die Umlaufrichtung des Abtastpunktes wird durch den Pfeil 67 angegeben. Das erste Kreuzen der Umrißlinie durch den Abtastpunkt findet nun bei Punkt 68 statt, während das zweite Kreuzen bei Punkt 69 erfolgt, während der durch den Abtastpunkt abgefahrene Bogen wie vorher 90° beträgt. Die Rechteckspannung 56 liegt in bezug auf ihre Phase zum ersten Kreuzungspunkt fest, so daß sie um einen Winkel versetzt ist, der gleich der Versetzung der Umrißlinie entspricht. Die Versetzung der Umrißlinie beträgt also zwischen den Fig. 2(a) und 3 (a) 45°. Andererseits liegen die nacheinander geschalteten Widerstände 32, 34, 35, 36, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 45 und 46 in bezug auf die X- und Y-Koordinaten fest, und ihre Ausgangssignale liegen somit in fester Phase in bezug auf den Umlauf des Abtastpunktes. Demgemäß ergibt sich eine in F i g. 3 (c) dargestellte Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 63, bei der ein Teil 70 jeder Spannungsform oberhalb der mittleren Gleichspannungsnullniveaulinie 60 liegt, während der verbleibende Teil 71 unterhalb der Linie 60 liegt und das mittlere Gleichspannungsniveau der Spannungsform mit 72 angedeutet ist.In Fig. 3 (a), arrows 52 and 53 indicate the Y and Z directions, respectively, and the direction of rotation of the scanning point is indicated by arrow 67. The first crossing of the contour line by the scanning point now takes place at point 68, while the second crossing takes place at point 69, while the arc traversed by the scanning point is 90 ° as before. The square wave voltage 56 is fixed with respect to its phase to the first crossing point, so that it is offset by an angle which corresponds to the offset of the contour line. The offset of the outline is therefore 45 ° between FIGS. 2 (a) and 3 (a). On the other hand, the successively connected resistors 32, 34, 35, 36, 38, 39, 41, 42, 43, 44, 45 and 46 are fixed with respect to the X and Y coordinates, and their outputs are thus in fixed phase in with respect to the revolution of the scanning point. Accordingly, there is one shown in FIG. 3 (c) shown output voltage of the differential amplifier 63, in which a part 70 of each voltage form lies above the mean DC voltage zero level line 60, while the remaining part 71 lies below the line 60 and the mean DC voltage level of the voltage form is indicated by 72.

F i g. 3 (d) zeigt, daß die Phasenverschiebung der Rechteckspannung ebenfalls die Bedingungen der zweiten Spannungsform verändert hat, so daß sich ein Teil 73 jeder Spannung oberhalb der Linie 60 befindet, während ein anderer Teil 74 unterhalb der Linie 60 liegt und das mittlere Gleichspannungsniveau durch die Linie 75 angedeutet ist. F i g. 3 (d) shows that the phase shift of the square wave voltage also meets the conditions of second voltage waveform has changed, so that a portion 73 of each voltage above line 60 is located, while another part 74 lies below the line 60 and the mean DC voltage level is indicated by the line 75.

In der dargestellten Situation sind, da die Umrißlinie im Winkel von 45° zu beiden Koordinaten liegt, die beiden Niveaus 72 und 75 gleich, weil der Sinus und Kosinus von 45^r jeweils 0,707 beträgt, und es besteht eine Sinus-Kosinus-Beziehung zwischen den beiden Niveaus. Wenn die größte Amplitude der in. den F i g. 2 und 3 gezeigten Spannungen gleich 1 gesetzt wird, liegt die Linie 76 der Spannung nach F i g. 2 (c) bei 0,66, während die Niveaus 72 und 75 jeweils gleich 0,66 · 0,707 betragen, was gleich dem Wert 0,46 entspricht. In diesem Fall sind die Ausgangsspannungen beider Verstärker 63 und 66 gleich, ίο und die beiden entsprechenden Motoren laufen mit der gleichen Geschwindigkeit, so daß sich der Nachläufer in Richtung der Umrißlinie bewegt, d. h. in einem Winkel von 45° zu den X- und Y-Koordinaten. Wenn die Umrißlinie nach F i g. 2 (a) in einem Halbkreis verliefe, so daß sich der Nachläufer in die entgegengesetzte Richtung bewegte, so würden die erzeugten Spannungsformen die in den F i g. 2 (c) und 2 (d) gezeigte Phasenlage behalten, während die Rechteckspannung um 180° phasenverschoben wäre. Demzufolge hätten die beiden Spannungsformen die gleichen Formen, würden aber invertiert werden, so daß der Y-Motor in die entgegengesetzte Richtung liefe. Die gleichen Bedingungen und Begründungen gelten für die Spannungsformen der F i g. 3 (b), 3 (c) und 3 (d).In the situation shown, since the contour line is at an angle of 45 ° to both coordinates, the two levels 72 and 75 are the same because the sine and cosine of 45 ^{r are} each 0.707, and there is a sine-cosine relationship between the both levels. If the greatest amplitude of the in. 2 and 3 is set equal to 1, the line 76 is the voltage of FIG. 2 (c) at 0.66, while levels 72 and 75 are each 0.66 x 0.707, which is equal to 0.46. In this case, the output voltages of both amplifiers 63 and 66 are the same, ίο and the two corresponding motors run at the same speed, so that the trailer moves in the direction of the outline, i.e. at an angle of 45 ° to the X and Y Coordinates. When the outline of FIG. 2 (a) ran in a semicircle, so that the trailer moved in the opposite direction, the voltage forms generated would be as shown in FIGS. Retain the phase position shown in 2 (c) and 2 (d), while the square-wave voltage would be phase-shifted by 180 °. As a result, the two voltage forms would have the same shapes, but would be inverted so that the Y-motor would run in the opposite direction. The same conditions and reasons apply to the voltage forms in FIG. 3 (b), 3 (c) and 3 (d).

Der Umrißliniennachläufer nach der Erfindung ist somit äußerst einfach in der Konstruktion und erfordert ein Minimum an Einrichtungen. Ein Vorteil der mechanischen Einfachheit des Nachläufers liegt darin, daß eine hohe Abtastfrequenz verwendet werden kann, durch die es möglich wird, ein äußerst genaues Nachfahren einer Umrißlinie mit hoher Schneidgeschwindigkeit der zugeordneten Brennschneidmaschine zu erreichen. Außerdem sind die relativen Phasen aller beweglichen Teile sowie auch die Signale automatisch gegeneinander festgelegt bzw, blockiert, so daß die Genauigkeit des Nachfahrens nicht durch kleine Änderungen der Abtastfrequenz beeinträchtigt wird, wodurch ein hohes Maß an Schneidgenauigkeit gegeben ist.The contour tracer according to the invention is thus extremely simple in construction and requires a minimum of facilities. One advantage of the mechanical simplicity of the follower is in that a high sampling frequency can be used which makes it possible to achieve an extremely exact tracing of an outline with high cutting speed of the associated cutting machine to reach. Also, the relative phases of all moving parts are included as well the signals automatically set against each other or blocked, so that the accuracy of the follow-up is not affected by small changes in the sampling frequency, creating a great deal is given in terms of cutting accuracy.

Die Fotoelemente 20 bis 27 wirken als Schalter, und es ist offensichtlich, daß andere entweder mechanisch oder elektrisch wirkende Schalter verwendet werden können, um die beiden periodischen Spannungsformen zu erzeugen, wenn man voraussetzt, daß sie in richtiger Lage und in genauer Phasenbeziehung zur Rotation der Abtasteinrichtungen betätigt werden.The photo elements 20-27 act as switches and it is obvious that others either mechanically or electrically operating switches can be used to set the two periodic voltage forms to be produced if one assumes that they are in the correct position and in an exact phase relationship are operated to rotate the scanning devices.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Photoelectric contour follower, which is used for tracing an outline of two separate motors controlled by signals in parallel with two at right angles to each other Movement coordinates can be driven and the scanning devices can be rotated for scanning an annular path which defines the outline at two points crosses, characterized in that when scanning one of the two crossing points (17, 68, 54) a generator for generating a square-wave pulse is triggered, the pulse duration of which corresponds to half the period of a complete revolution of the scanning devices that a number of switches * (20-27) in succession by the rotating scanners (28) can be actuated and over a fixed period of at least half the cycle time of the scanning devices corresponding period of time in the actuated state can be maintained that with each switch on Resistor (32, 34 to 36, 38, 39, 41 to 46) is connected and that the switches and resistors, each assigned to each quadrant of the scanning cycle, each with a circuit are connected so that the conductance values of the resistors in each circuit are chosen so that in the case of applying a constant DC voltage to the input of each circuit and when the switches are operated by the rotating scanning devices, the course of the the voltage output by the respective circuit would be approximated to a part of a sine wave that the square wave voltage is fed into the circuit that a circuit (63, 81, 82) is provided is that for the purpose of generating the control signals for the one drive motor, the output voltages of circuits located in two diametrically opposite quadrants (27, 20, 21, 32, 34, 35; 23, 24, 25, 36, 38, 39) to form the difference between these output voltages are supplied, and that one further circuit (66, 83, 84) is provided for the purpose of generating the control signals for the other Drive motor the output voltages of the two other quadrants assigned Circuits (21 to 23, 44 to 46; 25 to 27, 41 to 43) for forming the difference between these output voltages are fed.

2. Outline follower according to claim 1, characterized in that the circuits as Differential amplifiers (63, 66) are formed.

3. Outline follower according to claims 1 or 2, characterized in that the Switches (20 to 27) are photo elements that a diaphragm (28) synchronously with the scanning devices rotates that a light source is provided to illuminate the photo elements and that the Aperture is arranged so that it successively the photo elements against light radiation during their rotation covers.

4. Outline follower according to claims 1 to 3, characterized in that the Crossing points (17, 18; 54, 55; 68, 69), based on the center of the annular scanning path, enclose an angle between 45 and 135 °.

The invention relates to a photoelectric contour follower, the one for tracing an outline of two separate, signal-controlled motors parallel to two in the right Angle to each other moving coordinates can be driven and the rotating scanning devices for scanning an annular path which defines the outline at two points crosses.

ίο Be photoelectric contour line followers z. B. used in connection with flame cutting machines, with the back-up in a drawing The illustrated line or outline of a workpiece to be cut out of a metal plate is scanned.

In the case of a known photoelectric contour follower, its scanning device is caused to while scanning the outline to describe an annular path so that the outline at two points is crossed. The photoelectric device of the follower generates when the two are exceeded Crossing points each have a signal, and both signals are used to trigger two thyratron tubes. The impulses generated in a resistor of the anode circuits (j of the thyratron tubes result in a Output signal that is equal to the sum of the input signals while those in the separate resistors The pulses generated by the cathode circuits of the thyratron tubes result in a signal that is equal to the Difference of the thyratron outputs is. The sum and difference signals become control signals generated for controlling the two drive motors assigned to the coordinates. This known device thus generates two signals in the course of a ring-shaped scanning cycle, i.e. each time it is exceeded the outline, whereby thyratron tubes are used for the further processing of the signals will.

The scanning device of another known photoelectric contour follower also performs an annular scan so that the contour is also crossed at two points, the annular scan being carried out with an offset rotating lens. With this lens, a sleeve is rotated at 'a magnetic insert, passes i the ferromagnetic when rotating at four sites near arranged with equal spacing around the rotational axis. The ferromagnetic devices include inductances in which pulses are induced during rotation of the magnetic insert. These impulses are picked up by slip rings and brushes and fed to two pairs of tubes, which are each connected to a bistable circuit. The two circuits are controlled by the pulses so that the output voltages of each bistable circuit produce a square wave voltage, and both voltages have a frequency equal to the rotational speed of the scanner, the voltages being 90 ° out of phase with one another. The corresponding voltages are fed to further pairs of tubes operating as electronic switches, the switches being connected to detector circuits for controlling further corresponding pairs of tubes. One of the last-mentioned pairs of tubes feeds a servomotor which sets a structure containing the four ferromagnetic devices and their inductances in rotation, so that